全附体多桨船模自航点数值求解方法研究

针对带附体的四桨双舵船模,采用结构化网格离散全附体模型表面,基于RANS方程求解了船桨舵耦合的复杂粘性流场,数值模拟了主船体阻力试验、螺旋桨敞水试验、全附体模型阻力试验和自航试验,建立了螺旋桨转速自动调节的模型自航点求解方法。该方法的计算结果与试验结果进行了比较分析,结果表明:全附体模型阻力误差小于3.8%,自航点转速误差小于4.3%。     

利用遥控自航船模模拟“船—机—桨”配合工况的设想

制作自航船模,在水池中进行自航试验,是船模试验的一种重要方法,目前被广泛应用来测定舰船的操纵性能,即通过自航船模试验测定舰船的回转性能和航向稳定性能,藉以予报或改善新设计舰船的操纵性能。为了研究舰船的工作条件,我们设想用自航船模作为研究手段,研制一条自航船模,它能模拟实船的工作条件,并能记录与主机工作负荷有关的各个参数。然后应用船模测定的这些参数经过换算分析,以研究实船主机的工况。本文主要探讨利用自航船模     

500吨级大型导弹护卫艇后传动装置选型中几个问题的探讨

近年来舰船推进的经济性问题已日益重要。对于舰艇动力装置来说在满足快速性的前提下,经济性也必须给予足够的重视。本文从后传动装置方面对以下两个问题谈一点看法:(一)对后传动装置包括螺旋桨在内进行综合分析,从动力装置的快速性及经济性的角度出发选择最佳的传动方案。(二)对四机四轴传动装置,为克服在巡航时两机工作具有的拖桨损失结合本艇特点,在不影响排水量、机舱布置、管理使用、生命力等战术技术性能的情况下,采用简单的皮带轮传动装置使不工作的螺旋桨处于无推力工况,以扩大两机工作范围和提高巡航工况的经济性。     

船舶横甩吸引域的数值研究

建立了某型船在船体水动力和螺旋桨推力和自动舵作用下考虑波浪激励力和二阶定常漂移力时的非线性艏摇运动微分方程模型 ,以船速、船波偏角和自动舵参数为变参数 ,运用数值积分和胞映射分析相结合的方法 ,研究了随浪中船舶的横甩吸引域 .     

导管螺旋桨水洞试验洞壁影响研究

以JD75+Ka4-70型导管螺旋桨为研究对象,利用CFD软件研究了不同水洞直径和导管桨直径时洞壁对导管螺旋桨性能的影响。研究结果表明:导管螺旋桨在水洞试验时,若要使测量结果与敞水性能之间的相对误差控制在5%以内,则要满足桨洞直径比小于1/3的要求,以尽量减少洞壁对导管桨的影响;若仅要求相对误差不大于10%,则桨洞直径比小于1/2即可。对于更大的桨洞直径比,由于导管桨与洞壁之间的相互影响过于强烈,试验的难度较大,并且数值计算的收敛性也较差。     

舰船推进系统液力偶合器滑差变化规律分析

研究了将液力偶合器滑差特性用于舰船推进系统稳态特性分析和机-桨联控曲线设计,由此发现滑差变化规律.分析了两种正常工况和五种应急工况下的"船-桨-机"匹配稳态特性以及用液力偶合器滑差所做的主机负载判别.有关滑差的主要研究结果有:按螺旋桨特性工作时,液力偶合器滑差的大小既取决于船体阻力特性(它决定了螺旋桨负载特性),又受液力偶合器自身的"效率-转速"相关性(运转特性)的影响.     

有限水深Kelvin源格林函数的传播特性及其应用

为探究有限水深环境下自由面兴波在远场的传播特性,应用线性水动力学的基本理论,从有限水深Kelvin源格林函数的积分表达式中提取相函数,采用同相分析法求得亚临界和超临界速度区下远场传播波系的等相线。结果表明,水深傅汝德数Fh1时远场传播波包括横波和散波两个波系,F_h1时远场波系仅由散波构成,点源兴波的影响范围可由Kelvin角的大小确定,当F_h趋近于1时Kelvin角迅速增大至90°。依据船型要素、两船相对位置和池壁几何参数,并计及船模的定常兴波经池壁反射作用后对自身和另一船模的干扰,提出了有限水深条件下并行航行两船模池壁效应的判别方法,并结合实例检查分析了某试验工况下的池壁效应。     

基于FLUENT的调距桨敞水性能数值计算方法探究

以某调距桨为研究对象,基于FLUENT数值计算软件,对螺旋桨转速和网格Y+值对敞水性能计算结果的影响进行了探究,并对调距桨不同螺距的敞水曲线进行了计算。结果显示,在J=0.6～1.0时,转速越小,计算值与试验值误差越小,而在大进速系数和小进速系数下,高转速计算结果相对低转速计算结果更趋近于试验结果;网格Y+在160～400范围内,所得敞水性能与试验值符合较好;相同的网格不能满足调距桨不同螺距的计算精度,对于调距桨不同螺距的计算,应该分别进行探讨,从而确定最佳的计算方案。上述结果表明:所提方法对调距桨敞水性能计算中的网络和选取工作有一定的借鉴意义。     

基于面元法的扭曲舵片空泡数值预报研究

为了比较分析扭曲舵和普通舵的空泡性能,首先采用面元法得到螺旋桨尾流场,以此作为舵的来流输入条件;然后,通过基于速度势的面元法对舵上的片空泡进行计算,得到舵片泡的范围和厚度分布,并对两种舵在不同航速不同舵角的片空化形状进行了计算比较。结果表明:扭曲舵可以明显提高舰船舵的无空化航速,且在一定航速下可提高舵的无空化舵角范围;发生空化时,扭曲舵的空化范围比普通舵明显小。     

咨询园地

Q陕西读者马松明问可调螺距螺旋桨是如何调节螺距的?与定距螺旋桨相比有什么特点? 可调螺距螺旋桨的桨叶不固定在桨毂上,围绕垂直于桨轴的轴线转动。利用桨毂内的操纵机构转动桨叶,改变螺距角,从而改变推力的大小和方向,以适应舰艇前进、后退、停止和变速等要求。可调螺距螺旋桨可在不同航行工况下充分利用主机的功率和转速,利用无级变速,但构造复杂,造价高,维修难度大。定距螺旋桨结构简单,经济安全,但不能在多种工况下充分发挥主机的功率。Q吉林读者李佰霖问俄罗斯的V-3潜艇后方的导流罩及其内部的设备起什么作用? 俄罗斯海军V-3型核潜艇尾部垂直稳定翼上方的流线型导流罩及其内部设备,曾经是20世纪70-80年代的世界军事之谜。当时正是冷战的严峻时期,以美苏为首的两大阵营双方严阵以待,双方军事技术处于高度的保     

螺旋桨激励水下艇体振动的试验及数值研究

为考虑螺旋桨真实激励特性,在循环水槽中开展艇尾伴流场中螺旋桨诱导艇尾脉动压力及螺旋桨激励水下艇体振动响应的测量试验。试验结果表明:脉动压力幅值在叶频处最大,且随螺旋桨负载增加而增大,随与螺旋桨之间距离的增大而减小,四叶桨脉动压力在尾翼后的高伴流区幅值较大,五叶桨则在尾翼之间的低伴流区幅值较大；大部分测点的振动响应幅值随螺旋桨负载增加而增大,但也存在叶频处幅值较小和未随负载增加而增大的情况；五叶桨激励引起的侧向振动较四叶桨有所增强而轴向振动有所减弱；特定谱峰频率处振动响应幅值呈一阶弯曲振型,其频率范围与有限元计算结果较为一致。综合采用计算流体动力学、有限元和模态叠加法建立螺旋桨激励水下艇体振动响应的数值计算方法,通过计算与试验结果的对比发现,该方法的计算结果与试验结果吻合较好,相比于采用单位简谐激励的谐响应分析方法更加接近真实情况。     

螺旋桨定常/非定常水动力性能 CFD不确定度分析

为评估计算流体力学(CFD)方法预报螺旋桨定常及非定常水动力性能的可信度,分析了误差来源并提出改进措施,采用RANS方法并选用SST k-ω湍流模型选取三套网格和三种时间步长对DTMB 4119螺旋桨的定常及非定常水动力性能进行了数值计算,并对计算结果进行了验证与确认。不确定度分析结果表明:螺旋桨定常水动力性能在设计及低进速系数时得到确认,高进速系数时未得到确认;可采用加密网格的方式降低数值不确定度,从而将评估模型误差用于改进计算模型;非定常水动力性能修正后的数值不确定度小于1%,可在2%～3%的水平上得到确认,能够满足其计算精度要求。     

调距桨在登陆舰上的作用

调距桨作为舰船的推进器已有半个多世纪了。三十年代,调距桨首先在民用船舶上试验成功.由于调距桨可以从驾驶台迅速直接进行遥控或与主机联合控制,所以它使船舶具有较好的机动性,也便于实现船舶的自动化;通过调节螺距能够充分利用主机功率,因而在船舶变化工况时,能够增加推力和节约燃料;另外,调距桨的倒车性能对主     

系泊工况下调距导管桨水力性能预报

在验证所用数值计算方法可信性基础上,采用CFX软件对某艏辅推调距导管桨设计螺距和系泊工况螺距的水动力性能进行了有效预报,并对系泊工况装船桨性能行了分析。结果表明:系泊工况下,由于导管桨的抽吸作用在导管外壁近壁面区域存在与导管内部流动方向相反的逆向流动,且小螺距角系泊工况时导管桨尾流场轴向速度梯度分布更不均匀,受叶片形状影响明显,此时桨叶与导管的推力之比约为1.2∶1;装船后,推进器受船体和支架伴流影响,与系泊工况敞水性能相比桨叶推力增大,力矩增大;收放支架阻力约为导管桨产生推力的10%。     

空投气垫船航行阻力和螺旋桨动力的数值模拟及匹配研究

全垫升气垫船动力和阻力的计算和匹配问题的研究是其设计前期阶段的关键。基于STAR-CCM+流体计算平台和滑移网格模型分别对空投气垫船水面航行过程和螺旋桨气动特性进行了数值模拟,得到不同航速下的航行阻力和螺旋桨推力数据,综合分析研究了两者的匹配性问题。研究结果表明：兴波阻力随航速变化趋势和阻力峰出现位置均与相关文献和试验数据吻合,验证螺旋桨的推力计算结果与试验误差在6%以内,验证了CFD方法对气垫船航行阻力及螺旋桨动力模拟计算的可行性与有效性;将2款待选用的四叶和三叶螺旋桨气动性能与航行阻力匹配分析后,在发动机极限性能转速下,三叶螺旋桨能达到更高的最大航速,以20节速率巡航时,三叶效率更高,同时质量轻15%,综合说明三叶螺旋桨性能更佳。研究结果为该型气垫船的设计和选型提供重要的理论依据与数据支撑。     

涵道螺旋桨气动特性数值模拟

以某涵道螺旋桨为研究对象,利用动量理论分析了孤立螺旋桨和涵道螺旋桨产生不同拉力的原因;同时利用SST k-ω湍流模型,采用三维Navier-Stokes方程,利用滑移网格模型,通过数值模拟分别计算了孤立螺旋桨与涵道螺旋桨的复杂流动,分析它们在不同转速下,拉力系数、功率系数和效率的差异。分析表明,加上涵道以后,有效抑制了螺旋桨桨尖涡,减少了能量损失。在相同转速下,总拉力系数增加23%,涵道螺旋桨的拉力系数与功率系数的比值比孤立螺旋桨的高出40%,效率显著提高,同时需用功率系数也略有增加,约0.05,结果与理论分析相吻合。     

电化学极化状态对潜艇螺旋桨扰动电场模型的影响

潜艇服役期间涂层性能退变影响潜艇电场分布,以材料电化学极化状态为边界条件,应用边界元法建立潜艇涂层性能下降、涂层渗透腐蚀、涂层局部破损极化三种潜艇腐蚀静电场模型,从时域和频域特征对螺旋桨扰动电场模型进行分析。研究结果表明：电化学极化状态对螺旋桨扰动电场的电位信号特征及电场谐波频段影响显著。恒电位、线性极化、非线性极化三种边界条件下,螺旋桨以相同频率旋转扰动静电场时,各模型的频率成分占比差异明显。非线性边界条件下的扰动频率和2倍扰动频占比相差最大,线性边界条件下的扰动频率和2倍扰动频占比相差最小。三种边界条件下电场模型的3倍扰动频以上的谐波范围会发生改变,恒电位边界下模型谐波范围最小,非线性边界条件下谐波范围最大。     

铜桨和碳纤维桨的单/双向流固耦合对比

使用ANSYS Workbench平台中ACP模块对铜桨和碳纤维桨进行了建模和单/双向流固耦合对比研究。双向流固耦合计算考虑了流体和固体的相互影响,使铜桨和碳纤维桨的敞水性能比单向流固耦合计算值更接近于试验值。碳纤维桨的变形和应力在各种工况下均比铜桨大,二者的双向流固耦合变形和应力均比单向流固耦合时小,且碳纤维桨的减小量更多,说明碳纤维桨的弹性使其更易受水动力载荷的影响,流固耦合现象更明显。     

“舰船—柴油机—螺旋桨”工况模拟自航船模的遥测和遥控

前言柴油机-螺旋桨系统是目前大部分舰船的推进动力源。研究舰船-柴油机-螺旋桨系统中关于柴油机在稳定工况中经济工作区域的确定、在非稳定工况中不同的操纵方法导致的柴油机整机负荷的变化规律及舰船机动性的变化规律这二个问题,就成为非常迫切了。研究方法有许多种,建立在相似理论基础上的模拟法是其中的一种。本文概要地介绍了×型护卫舰模型的一般概况;遥测、遥调(遥控)的主要设备和性能;柴油机特性模拟方法及初步试验结果。     

温度对舰船阴极保护和腐蚀静电场的影响

海水中氧溶解量和海水电导率是影响海水腐蚀性能的重要因素，而这两个因素主要取决于海水的盐度和温度。采用边界元法建立舰船外加电流阴极保护和腐蚀静电场模型，研究不同海水温度下氧溶解量、电导率及氧的扩散系数对舰船腐蚀防腐静电场的影响。结果表明，腐蚀电场峰值随着温度的升高而减小，当两对阳极输出电流分别为13.5 A和8 A时，船体和舵在低温处于过保护状态而在高温处于欠保护状态，螺旋桨和轴在不同温度下均能得到较好的保护。